Способ получения пористого материала Советский патент 1988 года по МПК B22F3/11 

со

00

а со о

Изобретение относится к порошковой металлургии-, в частности к способам получения пористых материалов с использованием переработки высокомолекулярных веществ.

Цель изобретения - повышение прочности пористых материалов на основе тугоплавких металлов.

Предлагаемый способ использует ШЛИ кер, содержащий фенолформальдегидную смолу и порошок молибдена или вольт фрама в таком количестве, что после термической деструкции количество углерода и металла соответствует сте- хиометрическому соотношению для образования карбида молибдена или вольфрама. Нагрев до 1300-1500°С приводит к формированию карбидов WC или , кристаллические решетки которых прак- тически не содержат растворенных примесей внедрения ввиду термической нестабильности оксинитридов и карбонит- ридов данных металлов. Последующий подъем температуры в вакууме 0,1- 0,01 Па до 1900-2100°С и длительная изотермическая выдержка приводит к постепенному обезуглераживанию и переходу WC или в вольфрам или молибден соответственно. Прекращение носит сдвиговый характер и сопровождается повьпиением плотности перемычек пористого материала. При этом наблюдается повышение прочности материала по сравнению с материалом, полученным по известному способу, обусловленное более низким содержа- нием примесей в.недрения в решетке вольфрама или молибдена.

Изотермическая вьщержка ниже тем- пературы 1900°С не приводит к превращению Mo-jC - Mo и we . Проведение -режима металлизации при температуре вьше 2100°С (для ) и (для WC) нецелесообразно ввиду наличия эвтектик в системах Мо - С и W - С при температурах 2200 и 2670 С соответственно, что обуславливает возможность образования жидкой фазы и подплавления материалов.

Пример 1. Для получения вольфрама с пористостью 95% готовят шликер следующего состава, г: ФФС 24, спирт 24, порощок вольфрама 184. Проницаемый пенополиуретан погружают в шликер, затем избыток шликера уда ляют, образец сушат, подвергают отверждению при со скоростью нагрева 25 град/ч. Затем заготовку пЬмр

-IQ52о 25 .30 .35

45

50

55

щают в контейнер с песочным затвором и нагревают до ЮОО С. При этом ФФС подвергают термической деструкции и коксованию с образованием углеродного остатка, содержащего введенные в шли-г кер частицы вольфрама. Заготовка сохраняет пористую форму и достаточно прочная для проведения технологических операций (выгрузка и загрузка контейнера и т.д.). Дальнейшие стадии процесса: карбидизацию и металлизацию осуществляют в вакуумной печи СШВ. Нагрев до 1300 С приводит к образованию карбида вольфрама WC. При этом перемычки Фтористого материала рыхлые, прочность при сжатии 0,5 МПа. Изотермическая выдержка в интервале 1300- 1500°С не сопровождается изменением фазового состава и повьшением механических свойств. Осуществлять карбонизацию выше нежелательно, так как начинает усиливаться процесс обезуглероживания .

Изотермическая выдержка при 2100°С в течение 15-20 ч приводит к превращению WC вследствие удаления части углерода остаточной атмосферой печи. Усадка образца при этом составляет 14%. Наблюдается уц- лотнение перемычки. В результате осуществления предлагаемого способа получают пористый вольфрам с относительной плотностью 8%, размером ячейки d 1,5 мм, имеющий прочность при сжатии g 4+1 МПа.

Данные по прочности получаемого материала приведены в таблице.

Пример 2, Для получения пористого молибдена готовят шликер, содержащий фенолформальдепщной смолы 24 г, этилового спирта 24 г, порошка молибдена 192 г. Проницаемый пенополиуретан погружают в шликер, удаляют избыток шликера, сушат, полимеризуют и карбонизируют образец аналогично примеру 1. Карбидизацию и металлизацию осуществляют в вакуумной печи СШВ. Нагрев до 1300 С проводят для синтеза карбида молибдена . При этом сохраняется пористая форма изделия, а прочность составляет Н +0,5 МПа.. Осуществлять карбидизацию при температур е ниже 1300°С нецелесообразно, так как синтез карбида протекает не полностью, а при температуре вьшге 1500°С начинается обезуглероживание. Наиболее полно синтез карбида Мо2С протекает при изотермической выдержке в интервале температур noo-isoo c.

Изотермическая выдержка при 2100° в течение 15-20 ч приводит к прекращению - MojC Мо. При этом усадка составляет 13%, а прочность при сжатии е 5+2 МПа. Относительная плотность 8%, размер ячейки 1,5 мм.

П р и м ei р 3. Для сравнения получают пористый материал по известному способу. Для получения пористого молибдена готовят шликер, содержащий, мас.%: поливиниловый спирт 3, вода 25, порошок молибдена 75. Проницаемый пенополиуретан погружают в шликер, удаляют избыток Шликера, сушат образец, а затем производят термическую обработку в атмосфере водорода при со скоростью нагрева 300 град./ч. Окончательное спекание проводят в водороде при

1500-2100°С. Образец после спекания хрупк;ий, прочность при сжатии 6 НО,5 МПа.

Формула изобретения

Способ получения пористого материала, преимущественно на основе вольфрама или молибдена, включающий приготовление шликера из органического вещества и порошка металла, нанесение шликера на поверхность пористого по- Лимера, и термическую обработку, о т- личающийся тем, что, с целью повьш1ения прочности материала, в качестве органического вещества используют раствор фенолформальдегидной смолы в спирте, а термообработку проводят в несколько стадий, причем сначала осуществляют карбонизацию в защитной атмосфере, затем карбидизацию в вакууме, а потом металлизацию при 1900-2100°С в вакууме.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, к способам получения пористых материалов с использованием переработки высокомолекулярных Веществ. Целью является повьшение прочности материала. В способе получения пористого материала преимущественно на основе вольфрама или молибдена .готовят шликер из раствора фенолформальдегидной смолы в спирте и порошка металла, наносят шликер на поверхность пористого полимера, а термообработку проводят в несколько стадий, причем сначала осуществляют карбонизацию в защитной атмосфере, затем карбидизацию в вакууме, а потом металлизацию при 1900-2100°С в вакууме. 1 табл. о (Л

1000

1ШО

1000

1400 1400 1400

20 20 20

6+2